光譜：量子世界的交響曲
眼看季節已邁入炎炎夏日，這幾天，廣州真是越來越熱了。
我是個長年不回家的浪子，細細算來，呆在廣州足足已有十三年。家鄉對於我來說，如同看一張模糊的老照片，細節早已記不清楚。不過，在諸多模糊的事物中，卻有一個情景讓我印象格外深刻。
我的家鄉四面環山，綠意盎然，村裡人皆務農為生。
那一天正值農忙，年幼的我，和父母迎著當空的烈日，彎腰割著水稻，成群的麻雀在黃色的稻穗上來回跳躍。在麻雀的嘰嘰喳喳聲中，我用羨慕的眼神望著它們，因為我也渴望飛翔，嚮往著藍天白雲下的遠方。
突然，在毫無任何徵兆之時，雨點像豆子一樣砸在我的臉上。
不到一分鐘，雨點又嘎然而止，就像一位來去匆匆的過客。這時，神奇的一幕發生了，一條絢麗的彩虹像「天橋」一樣掛在村頭，可把我給迷住了。在好奇心地驅使下，我立即放下鐮刀，撒丫子沖向彩虹地落點，想一探究竟。
然而，當我氣喘鬚鬚跑到山頭時，它卻神秘地消失了。
那是我自懂事以來，第一次見到彩虹、第一次去追逐她，她的美麗與神秘，給我留下了終生難以磨滅的印象。
在人類的歷史上，肯定不止我一個人，去這樣追逐彩虹，正是這樣不竭的好奇心，促成科學的誕生與發展。
光，作為哺育生靈的神秘能量，是各路宗教與傳說中的神，就像《聖經》里所寫的那樣，[神說要有光]。光啟迪著藝術與科學，它攜帶著浩瀚宇宙的秘密，千百年來，我們人類一直試圖解開它身上的密碼。
本篇，將圍繞光的這些秘密而展開。
17世紀中葉的某天，年青的牛頓踩著雨後濕漉漉的草地，仰望著懸掛在天空的彩虹橋，也被她的美麗給迷住了。[為什麼會有這種現象]，這個問題一直縈繞在他腦海。之前，他已經試過用各種鏡子觀察光，卻毫無收穫。
牛頓一邊思考一邊漫不經心地往前走。
不知走了多久，牛頓被一陣嘈雜的聲音所干擾。聲音是從小鎮的流動集市裡傳來的，一幫流浪的吉普賽人在呦喝著。吉普賽人不事農業，他們通過往返流動的形式，以售賣、占卜、賣葯、表演為生。
牛頓往吉普賽人的集市走了過去。
他的目光在吉普賽人的攤位上來回移動，上面擺有他們在流浪途中批發的新產品，牛頓看著那些各類女性用的手飾、小孩用的玩具，突然，一個奇怪的三角形玻璃映入了他的眼中。牛頓好奇地拿了起來。
那是一條透明的稜鏡。
好奇心很強的牛頓，立即把它買了下來。他已經買過許多種凹、凸鏡，唯獨沒有見過稜鏡。當時的稜鏡，只是小孩子的玩具，吉普人也是不知從何方買來，然後到處轉售，歐洲各地的新產品，在他們的流浪軌跡中傳開。
牛頓拿著稜鏡向著太陽觀察了起來。
突然，他發現陽光經過稜鏡時，似乎散射成五彩繽紛的色彩。牛頓一陣狂喜，帶著剛買的稜鏡調頭便往家裡趕。回到家，他把稜鏡固定在支架上，接著關閉窗戶，只讓一束光從縫中朝稜鏡射出。
神奇的一幕發生了，一條彩虹神秘地呈現在牛頓眼中，他把這一發現，命名為「光譜」。同時他還提出，光是由極微小的粒子組成，它們經過稜鏡時，由於稜鏡會讓粒子速度變慢，所以寬散不一的稜鏡，讓光散射了。
至於為何會出現光譜，牛頓窮盡所有方法，也沒能找到答案。光譜的發現，就像是一把鑰匙，它將帶領人類開啟光之秘密的大門。
隨著牛頓退幕，時間來到了蒸汽瀰漫的19世紀。
這天，一位名叫威廉.赫歇爾的英國人，和他的妹妹正信步於家中庭園，沐浴在陽光下的他們，欣賞著顏色各異的花朵。科學家的天性，總是能洞察常人意想不到之處，赫歇爾望著那顏色各異的花朵，疑惑的向妹妹問道。
「羅琳，你覺得不同顏色的光，攜帶的能量是不是一樣呢?」
「哥哥，你是說光譜么?」羅琳.赫歇爾反問道。
「嗯，是的，自從牛頓爵士發現它以來，一直是個謎。」
「那你就去設計一個實驗，來測量它吧。」
於是，兄妹倆回屋開始搗鼓了起來，他倆設計了這樣一個實驗：在房間里把一束太陽光，通過稜鏡分離開後，接著分別在每種顏色上放一支溫度計，他想通過溫度計之間的溫度上升，來判斷光譜之間能量的大小區別。
在此之前，兄妹倆一起製造天文望遠鏡，發現了天王星。
羅琳是位很細心的女人，是赫歇爾的助手，她不但照顧哥哥的起居生活，還詳記錄他的科學事業。此次光譜測量實驗也一樣，赫歇爾調整光線角度，羅琳則記錄著溫度計上的溫度，作為對照組，她在沒有光譜的地方也放置了溫度計。
當布置好一切，實驗進行了一會後，兄妹倆驚訝地發現，那根作為對照的溫度計，明明沒有照射到陽光，它的溫度卻莫名其妙地上升了！
兄妹倆以為溫度計壞了，接著他們換新溫度計，又連續做了幾次實驗，結果依舊和第一次一樣，在照不到光譜的地方，溫度總是莫名其妙的上升。
赫歇爾認為：光譜之中，存在著一種人類眼睛看不到的光。
赫歇爾結束實驗，他拉開窗帘，抬頭望向遙遠的太陽，感嘆大自然的神奇與美妙。他把這一發現，命名為[紅外光lnfra]，意思是[紅色端以下的光]。這是人類發現的第一種不可見光，只能通過能量證明它的存在。
當然，這裡說的不可見光，只是人類看不見它，有些生物卻可以看見。
比如蚊子、響尾蛇等等，它們就能通過紅外光，看見人類看不到的東西。這也是為何在悶熱夏天的時候，當房間里的燈光閉幕，從黑暗角落裡飛出的煩人蚊子，總是能準確無誤地鎖定人類的皮膚，正是通過體溫輻射出的紅外。
假如遙遠的未來，人類通過尖端科技，往眼中加入紅外感光細胞，那將會是一個很神奇的世界，比如能通過顏色分辯出水溫、心情、體溫等等。總之，只要有一點溫度變化，都能用眼睛觀察出來，日常對話或許也會變成這樣。
「你看那水顏色好淺，沖點熱水再去洗澡吧。」
「你根本就不愛我，表白的時候連顏色都不變一下。」
「卧操，今天真是太熱了，熱得我顏色都深了。」
看到這裡，或許有讀者會問，光譜為何會有不同的「顏色」?
其實，所謂顏色，只是人類的「錯覺」，如同空氣振動的頻率不同，聲音大小也將不一，顏色是不同頻率電磁波之間的波長。就像由許多樂器配合的交響曲，正是有了不同波長的電磁波，才讓世界變得五彩斑斕。
可見光只是浩瀚電磁波中的極小一段波長
電磁波的波長跨越幾十個量級，從比氫原子還要小的伽馬射線，到長達比地球還要長的電磁波，跨度極為驚人。它們的名稱煩多，比如有X射錢、紫外線、可見光、紅外線、微波、無線電波，整個宇宙如同浸泡在電磁波海洋中。
在跨度如此之長的波長里，其中可見光的波長僅380-760納米，可謂是蒼海一粟，其餘的浩瀚波長，感光細胞與它們不發生化學反應，從而也就無法形成電脈衝信號，這樣大腦也接受不到，就像耳朵聽不見超聲波一樣。
還有一點需要注意，可見光並不是平常人們所認為的赤、橙、黃、綠、青、藍、紫這種彩虹七色，而是一個漸變過程，只是人類的眼睛分辯率太低，無法區別出顏色漸變過程中的細節區別，而擁有四種感光細胞的鳥類則能區別。
翻譯：人的視角 鳥的視角
造成這一現象，是恐龍制霸地球所致。
恐龍時代的哺乳動物，常年躲在黑暗的地洞中瑟瑟發抖，它們只敢在黑夜中出來捕捉昆蟲為生，由於長期接受不到太陽光照，經過億萬年的演化，它們的眼睛從4種感光細胞，最後退化成只有2種。
之後，恐龍滅絕，哺乳動物才得以重回地面。又經過漫長進化，儘管恢復到3種感光細胞，但卻再也無法恢復到與恐龍的後代鳥類媲美。
說完光譜波長，下面，將往「光譜緣何而來」展開。
當威廉.赫歇爾在英國研究光譜之際，一位叫夫瑯和費的小男孩，正奴役於巴伐利亞公國一家玻璃作坊。男孩站在盛滿有毒化學物質的鍋爐前，雙手奮力攪拌著鍋爐中的液化玻璃，同時不時用稚嫩的手擦拭著汗水。
夫瑯和費11歲時父母雙亡，不幸被人奴役。
假如不出意外，他的一生終將為奴，在看不到盡頭的玻璃廠中永遠勞作下去，直至被榨乾最後一滴血，所幸，命運眷顧了夫瑯和費。
在一個雷雨天，玻璃廠因雨水滲透塌了。
巴伐利亞公國的王子惜民如子，他聽聞事故後，忙趕到現場組織救援。突然，在殘垣斷壁的瓦礫中，挖出了一位奄奄一息的兒童。兒童正是可憐的夫琅和費，王子頓時錯愕了一下，似乎明白了什麼，於是便把夫瑯和費帶了回去。
就這樣，夫瑯和費殘酷的命運終於迎來轉機。
有了未來國王的資助，夫瑯和費進入了著名的[本訥迪克特伯伊昂修道院]學習。在這所神學學院，隱藏有巴伐利亞公國的國家機密，這裡負責研發最先進的光學設備，有世界上最好的稜鏡、望遠鏡，以及其它光學儀器。
夫瑯和費在修道院中健康長大。
在他27歲那年，已是修道院中高級光學儀器設計師的他，設計和製造出消色差透鏡、分光儀、大型折射望遠鏡，在他的努力下，讓巴伐利亞公國，從一個閉塞的農業鄉鎮，一舉成為全世界最好的光學設備製造地。
夫瑯和費首次將稜鏡與望遠鏡結合起來
有一天，已功成名就的夫瑯和費突發奇想，將稜鏡與望遠鏡結合起來觀察天空。這時，美麗的光譜，變成了一條類似條形碼一樣的[明暗線]，像一條神秘密碼一樣，映入在他的眼中，使夫瑯和費倍感困惑。
光，呈現給人類的謎題越來越多。
就在夫瑯和費苦心研究光之秘密時，兒童時在玻璃廠奴役的後果開始顯現，由於長期暴露在有毒成份中，他的重金屬中毒最終發作，年僅39歲便早早逝世。
我們永遠無法知道，下一位天才來自何方，也不知道有多少天才，沒能像夫瑯和費般幸運，被埋在瓦礫中黯淡消逝。王子對孤兒的一次善舉，為他的王國帶來大量的財富和知識，夫瑯和費的經歷，如同童話般傳奇。
直到100多年後，量子力學的誕生，才給出了夫瑯和費線形成的答案。
量子法則規定，原子中的電子軌道，如同樓屋一樣。
當它獲得很強的能量時，電子則會瞬間躍遷，就像你乘電梯從1樓瞬間到5樓乃至更高，能神秘的無視中間的2、3、4樓。不知出於何種原因，接著電子又會回到原來的樓層，同時它會釋放出一個光子，電子的能級越高，所釋放光子的能量則越大。
任何元素都具有吸收、反射、釋放光子的特性。
由於伽馬射線能量極強，殺傷人巨大，不過想要製造它，只有恆星、核彈爆炸才能大規模形成；而高能量的另外一端，紅外的能量極低，它剛好和伽馬射線相反，區區人體37度的體溫，便能讓原子製造出紅外。
基於以上量子法則，以太陽為例。
中心的氫同位素，通過核聚變獲得的高能量光子，但太陽的密度太大，這些光子撞擊外層的氫原子，進而使電子躍遷到高能級，通過量子躍遷，接著又釋放光子，如此往複，高能光子越往外層，能量逐漸降低，歷經上百萬年，終於抵達太陽表面。
這時候，沒有任何阻礙的光子，方才能夠以光速馳騁宇宙。
夫瑯和費線，正是在這一系列光子的吸收、釋放中產生。當原子每吸收一次光譜中的部分光子，便會留下一條暗線；發射光子，則會形成發射光譜。
而元素的種素的種類繁雜。
比如最簡單的氫元素，它只有一個圍繞原子核舞動的電子，所以這條吸收光子後留下的暗線，像一個音符，正是氫的「指紋」；鐵元素擁有26個電子，這時候電子們吸收、發射光譜的情況複雜許多，如同一首優美的「量子交響曲」。
氫、鐵之間我光譜區別
當我們用攝譜儀觀察一顆遙遠的恆星時，通過一首首「量子交響曲」，一眼便能識別出她的元素構成。在這個角度上看，夫瑯和費線，其實是星體的「唱片」。
無論距離多麼遙遠，既便是數百萬光年之外，我們也能聆聽她的優美旋律。
神奇的天體「唱片」
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